CN102570081A - 差动信号传送用电缆与电路板的连接结构及连接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够防止绝缘体在焊接作业时的变形或熔融，并且能够提高安装密度的差动信号传送用电缆与电路板的连接结构。该连接结构(10)具备：在一对信号线导体(202)的周围隔着绝缘体(203)设有外部导体(204)，且信号线导体从前端露出的差动信号传送用电缆(201)；形成有用于连接信号线导体的各个的一对信号焊盘(212)和用于连接外部导体的接地焊盘(12)的电路板(11)；以及具有焊接在接地焊盘上的焊接管脚(15)，并凿密连接在外部导体上的屏蔽连接端子(16)，露出的信号线导体焊接在信号焊盘上，并且外部导体通过屏蔽连接端子的焊接管脚焊接在接地焊盘上。

Description

差动信号传送用电缆与电路板的连接结构及连接方法
技术领域
本发明涉及差动信号传送用电缆与电路板的连接结构及连接方法。
背景技术
在对数G bit/s以上的高速数字信号进行处理的服务器、路由器、存储器制品等仪器中，在仪器间、或仪器内的基板(电路板)间的信号传送上采用利用差动信号的传送。
所谓差动信号，是指利用成对的两条信号线导体传送使相位反转180度的信号，并合成、输出在接收信号侧接收的各信号的差分的信号。由于在一对信号线导体中流动的电流互相反向地流动，因此从传送线路放射的电磁波小。另外，由于从外部受到的干扰与一对信号线导体均等地重叠，因此通过在接收信号侧合成并输出差分，能够消除由干扰产生的影响。基于这些理由，利用差动信号的传送能够较好地用于高速数字信号的传送。
如图20所示，作为用于利用差动信号的传送的差动信号传送用电缆201，存在具有一对信号线导体202、一并地包覆一对信号线导体202的周围的绝缘体203、设在绝缘体203的外周的外部导体204、以及设在外部导体204的外周的护套205的电缆。
另外，在外部导体204中具有卷绕带导体的带(屏蔽带)而成的导体、由编织状的导线束覆盖的部件。另外，护套205具有卷绕绝缘带而成的部件、挤压包覆树脂的部件。
该差动信号传送用电缆201排列有一对信号线导体202，与捻合一对信号线导体而成的差动信号传送用电缆相比，一对信号线导体间的物理长度的差小，在高频的信号的衰减小。另外，由于以外部导体204设置成覆盖一对信号线导体202，因此即使在电缆附近放置金属，特性阻抗也不会变得不稳定，并且，抗干扰性也强。基于这些优点，差动信号传送用电缆201较多地用于以比较高的速度进行短距离的信号传送中。
然而，在将差动信号传送用电缆201连接在仪器内的电路板上时，如图21、22所示，剥露一段差动信号传送用电缆201，将一对信号线导体202的各个焊接在形成于电路板211上的信号焊盘212上，并且将外部导体204直接焊接在形成于电路板211上的接地焊盘213上。
现有技术文献
专利文献1：日本特开2004-71384号公报
但是，由于将外部导体204直接焊接在形成于电路板211上的接地焊盘213上，因此在焊接作业时，烙铁前端的热必然会传递到绝缘体203上。
因此，绝缘体203由在焊接作业时被施加的热(例如，230～280℃左右)而变形或熔融，有可能导致差动信号传送用电缆201的特性劣化，从而要求进行焊接作业的操作者具有较高的技术。
另外，为了确保外部导体204的适当(可靠性高)的焊接状态，如图23所示，需要焊接层231形成焊脚，从而需要将接地焊盘213的宽度较宽地形成到可形成焊脚的程度。
因此，即使是安装多条差动信号传送用电缆201的场合，也必须使差动信号传送用电缆201彼此的配置间隔与接地焊盘213的宽度一致，从而产生对安装密度有限制之类的课题。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供能够防止绝缘体在焊接作业时的变形或熔融，并且能够提高安装密度的差动信号传送用电缆与电路板的连接结构及连接方法。
为了实现该目的而发明出的本发明是差动信号传送用电缆与电路板的连接结构，具有：在一对信号线导体的周围隔着绝缘体设有外部导体，且上述信号线导体从前端露出的差动信号传送用电缆；形成有用于连接上述信号线导体的各个的一对信号焊盘和用于连接上述外部导体的接地焊盘的电路板；以及具有焊接在上述接地焊盘上的焊接管脚，并凿密连接在上述外部导体上的屏蔽连接端子，露出的上述信号线导体焊接在上述信号焊盘上，并且上述外部导体通过上述屏蔽连接端子的上述焊接管脚焊接在上述接地焊盘上。
上述屏蔽连接端子由一体地形成有上述焊接管脚的板状金属构成，优选以围绕上述外部导体的周围的方式凿密连接。
优选在上述屏蔽连接端子的端部实施了倒角加工。
优选设置有多个上述焊接管脚。
优选将上述焊接管脚设在通过一对上述信号线导体的中心的中心线上。
优选上述信号焊盘和上述接地焊盘形成于上述电路板上的端部，在将上述信号线导体和上述焊接管脚配置在上述中心线上的状态下，上述信号线导体焊接在上述信号焊盘上，上述焊接管脚焊接在上述接地焊盘上。
优选上述焊接管脚设置成相对于与连接一对上述信号线导体的中心的线段的中心正交的线线对称。
优选上述焊接管脚的横截面形成为多边形状。
优选上述焊接管脚以与上述接地焊盘面接触的方式焊接。
优选上述焊接管脚的横截面形成为圆形状。
优选上述焊接管脚的根部分形成得较粗。
优选在上述焊接管脚的表面实施镀锡处理。
优选上述差动信号传送用电缆具有一对信号线导体、一并地包覆一对上述信号线导体的周围的绝缘体、以及设在上述绝缘体的外周的外部导体。
优选上述差动信号传送用电缆排列一对同轴电缆而形成，该同轴电缆具有信号线导体、设在上述信号线导体的外周的绝缘体、以及设在上述绝缘体的外周的外部导体。
另外，本发明是差动信号传送用电缆与电路板的连接方法，使上述信号线导体从在一对信号线导体的周围隔着绝缘体设有外部导体的差动信号传送用电缆的前端露出，准备形成有用于连接上述信号线导体的各个的一对信号焊盘和用于连接上述外部导体的接地焊盘的电路板，将具有焊接在上述接地焊盘上的焊接管脚的屏蔽连接端子凿密连接在上述外部导体上，将露出的上述信号线导体焊接在上述信号焊盘上，并且通过上述屏蔽连接端子的上述焊接管脚将上述外部导体焊接在上述接地焊盘上。
本发明的效果如下。
根据本发明，能够防止绝缘体在焊接作业时的变形或熔融并能够提高安装密度。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的差动信号传送用电缆与电路板的连接结构的立体图。
图2(a)、(b)是表示屏蔽连接端子的结构的立体图。
图3(a)～(c)是表示焊接管脚的各种形态的立体图。
图4是说明焊接管脚的优选位置的主视图。
图5是说明差动信号传送用电缆与电路板的连接方法的立体图。
图6是说明差动信号传送用电缆与电路板的连接方法的立体图。
图7是说明差动信号传送用电缆与电路板的连接方法的立体图。
图8是说明差动信号传送用电缆与电路板的连接方法的俯视图。
图9是说明差动信号传送用电缆与电路板的连接方法的侧视图。
图10是表示本发明的第二实施方式的差动信号传送用电缆与电路板的连接结构的立体图。
图11(a)、(b)是表示屏蔽连接端子的结构的立体图。
图12(a)～(c)是表示焊接管脚的各种样式的立体图。
图13是说明焊接管脚的优选位置的主视图。
图14是说明差动信号传送用电缆与电路板的连接方法的立体图。
图15是说明差动信号传送用电缆与电路板的连接方法的立体图。
图16是说明差动信号传送用电缆与电路板的连接方法的立体图。
图17是说明差动信号传送用电缆与电路板的连接方法的俯视图。
图18是说明差动信号传送用电缆与电路板的连接方法的侧视图。
图19(a)、(b)是表示本发明的变形例的差动信号传送用电缆与电路板的连接结构的立体图。
图20是表示差动信号传送用电缆的结构的横剖视图。
图21是说明现有的差动信号传送用电缆与电路板的连接的立体图。
图22是说明现有的差动信号传送用电缆与电路板的连接的俯视图。
图23表示图22的A-A线剖视图，是对焊脚进行说明的图。图中：
10-差动信号传送用电缆与电路板的连接结构，11-电路板，12-接地焊盘，13-通孔，14-信号线，15-焊接管脚，16-屏蔽连接端子，201-差动信号传送用电缆，202-信号线导体，203-绝缘体，204-外部导体，205-护套，212-信号焊盘。
具体实施方式
以下，根据附图对本发明的优选实施方式进行说明。
图1是表示本发明的第一实施方式的差动信号传送用电缆与电路板的连接结构的立体图。
如图1所示，第一实施方式的差动信号传送用电缆与电路板的连接结构10是将在一对信号线导体202的周围隔着绝缘体203设有外部导体204、且信号线导体202从前端露出的差动信号传送用电缆201焊接在电路板11上的结构。
另外，差动信号传送用电缆201是与在图20中说明的电缆相同的结构，另外，电路板11是与在图21中说明的电路板211大致相同的结构，因此，对具有相同功能的部件标注相同的符号并省略说明。
在电路板11上形成有用于连接信号线导体202的各个的一对信号焊盘212和用于连接外部导体204的接地焊盘12。
接地焊盘12在一对信号焊盘212的一侧与信号焊盘212并排地形成，并且通过通孔13连接在未图示的背面的全面接地。
另一方面，信号焊盘212与形成于电路板11上的信号线14连接，通过该信号线14传送信号。
这些信号焊盘212、信号线14、接地焊盘12与未图示的电路图形一起同时形成在电路板11上。
在该连接结构10中，利用具有与接地焊盘12焊接的焊接管脚15、凿密连接在外部导体204上的屏蔽连接端子16，将差动信号传送用电缆201的外部导体204连接在电路板11的接地焊盘12上。
即，连接结构10为下述结构：露出的信号线导体202焊接在信号焊盘212上，并且外部导体204通过屏蔽连接端子16的焊接管脚15焊接在接地焊盘12上。
如图2(a)所示，屏蔽连接端子16由一体地形成有焊接管脚15的板状金属21构成。并且，以折弯该板状金属21围绕外部导体204的周围的方式凿密连接。
在该屏蔽连接端子16的端部22实施了倒角加工，在将屏蔽连接端子16凿密连接在差动信号传送用电缆201的外部导体204上时，不会损伤该外部导体204。因此，优选倒角加工至少在凿密连接时有可能与外部导体204接触的端部22上实施。
另外，优选在屏蔽连接端子16的表面实施镀锡处理。由此，提高焊接时的焊锡沾湿性，可实现可靠性高的焊接。
如图2(b)所示，优选焊接管脚15的根部分23形成得粗而被强化。由此，在由于成形加工等导致应力施加在焊接管脚15上时，能够抑制焊接管脚15由于该应力被折断而破损的现象。
如图3(a)所示，焊接管脚15的横截面形成为四边形。屏蔽连接端子16例如对金属板进行冲孔加工而形成，但如果焊接管脚15的横截面是四边形，则能够只利用冲孔加工的一个工序形成屏蔽连接端子16，从而能够降低制造成本。
另外，如图3(b)所示，焊接管脚15的横截面也可以形成为四边形以外的多边形状。在该场合，优选焊接管脚15的横截面形成为多边形状的同时其多边形状的一面形成为与接地焊盘12对面。由此，在焊接时，由于焊接管脚15能够以与接地焊盘12面接触的方式焊接，因此能够进行适当的焊接，从而能够提高连接的可靠性。
另外，如图3(c)所示，焊接管脚15的横截面也可以为圆形状。在由于成形加工等导致应力施加在焊接管脚15上的场合，若存在角部，则在该部分产生应力集中，存在成为裂缝的基点的场合，但如果焊接管脚15的横截面是圆形状，则能够缓和应力集中，从而能够防止焊接管脚15的破损。
如图4所示，优选焊接管脚15设在通过一对信号线导体202的中心的中心线X上。在将差动信号传送用电缆201连接在电路板11上时，使信号线导体202及焊接管脚15成形加工并焊接在各焊盘上，但此时，若将焊接管脚15设在通过一对信号线导体202的中心的中心线X上，则能一并且同时地以相同的方式成形加工信号线导体202及焊接管脚15，从而能够降低制造成本。
另外，屏蔽连接端子16从特性的观点来看，理想的是以在凿密连接时围绕差动信号传送用电缆201的外部导体204的全周的方式配置，但考虑制造的容易性等，未必需要配置在外部导体204的全周。
另外，屏蔽连接端子16的凿密连接优选以差动信号传送用电缆201不会由于凿密而变形的程度的力进行。由此，能够维持差动信号传送用电缆201的对称性，从而能够防止传送特性的劣化。
接着，根据其顺序说明差动信号传送用电缆与电路板的连接方法。
首先，准备差动信号传送用电缆及电路板。作为差动信号传送用电缆，在图20说明的差动信号传送用电缆201以外，只要是在一对信号线导体的周围隔着绝缘体设置外部导体的结构即可，例如也可以是使具有信号线导体、设在信号线导体的外周的绝缘体、设在绝缘体的外周的外部导体的一对同轴电缆并排的结构。
接着，如图5所示，从差动信号传送用电缆201的前端依次剥落一段信号线导体202和外部导体204并使其露出，将具有焊接在接地焊盘12上的焊接管脚15的屏蔽连接端子16凿密连接在外部导体204上。
之后，如图6所示，一并地成形加工差动信号传送用电缆201的信号线导体202与焊接管脚15，使信号线导体202与信号焊盘212位置重合，使焊接管脚15与接地焊盘12位置重合，并将差动信号传送用电缆201配置在电路板11上。
并且，将露出的信号线导体202焊接在信号焊盘212上，并且通过屏蔽连接端子16的焊接管脚15将外部导体204焊接在接地焊盘12上。
如图7所示，在将多条差动信号传送用电缆201安装在电路板11上的场合，按照上述顺序将各差动信号传送用电缆201连接在电路板11上。
此时，如图8所示，以凿密连接在相邻的差动信号传送用电缆201上的屏蔽连接端子16彼此不接触的方式配置。这是因为，若屏蔽连接端子16彼此接触，则有可能在差动信号传送用电缆201之间产生串扰。
根据如此得到的连接结构10，如图9所示，由于差动信号传送用电缆201的外部导体204不是直接焊接在接地焊盘12上，而是通过屏蔽连接端子16的焊接管脚15被焊接，因此可抑制在焊接作业时施加的热传递到绝缘体203上，能够防止绝缘体203的变形或熔融。由此，即使进行焊接作业的操作者不具有如以前要求的高超的技术，也能够防止差动信号传送用电缆201的特性劣化，并且能够进行差动信号传送用电缆201与电路板11的连接。
另外，在连接结构10中，与差动信号传送用电缆201相比，通过将细的焊接管脚15焊接在接地焊盘12上而获得接地，因此即使是安装多条差动信号传送用电缆201的场合，也能够以与屏蔽连接端子16相同程度的宽度尺寸安装差动信号传送用电缆201，与现有相比，能够提高安装密度。
接着，说明本发明的第二实施方式的连接结构。
如图10所示，第二实施方式的连接结构100与连接结构10比较，使用以隔着一对信号线导体202的方式设置两条焊接管脚15的屏蔽连接端子101这一点不同。与此对应，使用形成有两个接地焊盘12的电路板102。
如图11(a)所示，屏蔽连接端子101由一体地形成一对焊接管脚15的板状金属21构成。并且，以折弯该板状金属21围绕外部导体204的周围的方式凿密连接。
基于上述理由，在屏蔽连接端子101的端部22上实施倒角加工，在屏蔽连接端子101的表面实施镀锡处理。
如图11(b)所示，优选焊接管脚15的根部分23形成得粗而被强化，如图12(a)～(c)所示，焊接管脚15的横截面形成为四边形、或四边形以外的多边形状、或圆形状。
本发明以利用差动信号的传送为前提，在利用差动信号的传送中，成对的信号线导体202的特性的对称性对信号的传送特性产生较大的影响。因此，为了保持成对的信号线导体202的特性(尤其在此为接地特性)的对称性，如图13所示，优选一对焊接管脚15设置成相对于与连接一对信号线导体202的中心的线短的中心正交的线Y线对称。
另外，如图13所示，一对焊接管脚15为了使成形加工变得容易，优选设在通过一对信号线导体202的中心的中心线X上。
另外，屏蔽连接端子101从特性的观点来看，理想的是以在凿密连接时围绕差动信号传送用电缆201的外部导体204的全周的方式配置，但考虑制造的容易性等，未必需要在外部导体204的全周配置。
另外，屏蔽连接端子101的凿密连接优选以差动信号传送用电缆201不会由于凿密而变形的程度的力进行。由此，能够维持差动信号传送用电缆201的对称性，从而能够防止传送特性的劣化。
接着，根据其顺序说明差动信号传送用电缆与电路板的连接方法。
首先，准备差动信号传送用电缆及电路板。作为差动信号传送用电缆，在图20说明的差动信号传送用电缆201以外，只要是在一对信号线导体的周围隔着绝缘体设置外部导体的结构即可，例如也可以是使具有信号线导体、设在信号线导体的外周的绝缘体、设在绝缘体的外周的外部导体的一对同轴电缆并排的结构。
接着，如图14所示，从差动信号传送用电缆201的前端依次剥落信号线导体202和外部导体204并使其露出，将具有焊接在接地焊盘12上的焊接管脚15的屏蔽连接端子101凿密连接在外部导体204上。
之后，如图15所示，一并地成形加工差动信号传送用电缆201的信号线导体202与连接管脚15，使信号线导体202与信号焊盘212位置重合，使焊接管脚15与接地焊盘12位置重合，并将差动信号传送用电缆201配置在电路板102上。
并且，将露出的信号线导体202焊接在信号焊盘212上，并且通过屏蔽连接端子101的焊接管脚15将外部导体204焊接在接地焊盘12上。
如图16所示，在将多条差动信号传送用电缆201安装在电路板102上的场合，按照上述顺序将各差动信号传送用电缆201连接在电路板102上。
此时，如图17所示，为了防止在差动信号传送用电缆201间产生串扰，以凿密连接在相邻的差动信号传送用电缆201上的屏蔽连接端子101彼此不接触的方式配置。
根据如此得到的连接结构100，如图18所示，由于差动信号传送用电缆201的外部导体204不是直接焊接在接地焊盘12上，而是通过屏蔽连接端子101的焊接管脚15被焊接，因此可抑制在焊接作业时施加的热传递到绝缘体203上，能够防止绝缘体203的变形或熔融。由此，即使进行焊接作业的操作者不具有如以前要求的高超的技术，也能够防止差动信号传送用电缆201的特性劣化，从而能够进行差动信号传送用电缆201和电路板102的连接。
另外，在连接结构100中，与差动信号传送用电缆201相比，通过将细的焊接管脚15焊接在接地焊盘12上而获得接地，因此即使是安装多条差动信号传送用电缆201的场合，也能够以与屏蔽连接端子101相同程度的宽度尺寸安装差动信号传送用电缆201，与现有相比，能够提高安装密度。
另外，在连接结构100中，由于使用以一对焊接管脚15相对于与连接一对信号线导体202的中心的线段的中心正交的线Y线对称的方式设置的屏蔽连接端子101，因此能够确保成对的信号线导体202的特性的对称性，与使用只形成一条焊接管脚15的屏蔽连接端子16的连接结构10相比，能够进一步防止传送特性的劣化。
接着，说明本发明的变形例的连接结构。
在上述的各实施方式中，假想信号线导体202及焊接管脚15的成形加工进行说明，但如图19(a)、(b)所示，在电路板191上的端部形成信号焊盘212及接地焊盘12，在将信号线导体202及焊接管脚15配置在中心线X上的状态下，可以不进行信号线导体202及焊接管脚15的成形加工，原样焊接在各焊盘上。
由此，能够减少成形加工的工序，可降低制造成本。另外，与进行成形加工的场合相比，容易维持信号线导体202和焊接管脚15的对称性，能够防止传送特性的劣化。
另外，在上述各实施方式及变形例中，在构成连接结构后，可以以覆盖连接结构的方式对树脂进行塑型，从而确保水密及强度等。

Claims (15)

1.一种差动信号传送用电缆与电路板的连接结构，其特征在于，
具备：在一对信号线导体的周围隔着绝缘体设有外部导体，且上述信号线导体从前端露出的差动信号传送用电缆；
形成有用于连接上述信号线导体的各个的一对信号焊盘和用于连接上述外部导体的接地焊盘的电路板；以及
具有焊接在上述接地焊盘上的焊接管脚，并凿密连接在上述外部导体上的屏蔽连接端子，
露出的上述信号线导体焊接在上述信号焊盘上，并且上述外部导体通过上述屏蔽连接端子的上述焊接管脚焊接在上述接地焊盘上。
2.根据权利要求1所述的差动信号传送用电缆与电路板的连接结构，其特征在于，
上述屏蔽连接端子由一体地形成有上述焊接管脚的板状金属构成，并以围绕上述外部导体的周围的方式凿密连接。
3.根据权利要求2所述的差动信号传送用电缆与电路板的连接结构，其特征在于，
在上述屏蔽连接端子的端部实施了倒角加工。
4.根据权利要求1～3任一项所述的差动信号传送用电缆与电路板的连接结构，其特征在于，
设置有多个上述焊接管脚。
5.根据权利要求1～3任一项所述的差动信号传送用电缆与电路板的连接结构，其特征在于，
上述焊接管脚设在通过一对上述信号线导体的中心的中心线上。
6.根据权利要求5所述的差动信号传送用电缆与电路板的连接结构，其特征在于，
上述信号焊盘和上述接地焊盘形成于上述电路板上的端部，
在将上述信号线导体和上述焊接管脚配置在上述中心线上的状态下，上述信号线导体焊接在上述信号焊盘上，上述焊接管脚焊接在上述接地焊盘上。
7.根据权利要求1～3任一项所述的差动信号传送用电缆与电路板的连接结构，其特征在于，
上述焊接管脚设置成相对于与连接一对上述信号线导体的中心的线段的中心正交的线线对称。
8.根据权利要求1～3任一项所述的差动信号传送用电缆与电路板的连接结构，其特征在于，
上述焊接管脚的横截面形成为多边形状。
9.根据权利要求8所述的差动信号传送用电缆与电路板的连接结构，其特征在于，
上述焊接管脚以与上述接地焊盘面接触的方式焊接。
10.根据权利要求1～3任一项所述的差动信号传送用电缆与电路板的连接结构，其特征在于，
上述焊接管脚的横截面形成为圆形状。
11.根据权利要求1～3任一项所述的差动信号传送用电缆与电路板的连接结构，其特征在于，
上述焊接管脚的根部分形成得较粗。
12.根据权利要求1～3任一项所述的差动信号传送用电缆与电路板的连接结构，其特征在于，
在上述焊接管脚的表面实施了镀锡处理。
13.根据权利要求1～3任一项所述的差动信号传送用电缆与电路板的连接结构，其特征在于，
上述差动信号传送用电缆具有一对信号线导体、
一并地包覆一对上述信号线导体的周围的绝缘体、以及
设在上述绝缘体的外周的外部导体。
14.根据权利要求1～3任一项所述的差动信号传送用电缆与电路板的连接结构，其特征在于，
上述差动信号传送用电缆排列一对同轴电缆而形成，
该同轴电缆具有信号线导体、
设在上述信号线导体的外周的绝缘体、以及
设在上述绝缘体的外周的外部导体。
15.一种差动信号传送用电缆与电路板的连接方法，其特征在于，
使上述信号线导体从在一对信号线导体的周围隔着绝缘体设有外部导体的差动信号传送用电缆的前端露出，
准备形成有用于连接上述信号线导体的各个的一对信号焊盘和用于连接上述外部导体的接地焊盘的电路板，
将具有焊接在上述接地焊盘上的焊接管脚的屏蔽连接端子凿密连接在上述外部导体上，
将露出的上述信号线导体焊接在上述信号焊盘上，并且通过上述屏蔽连接端子的上述焊接管脚将上述外部导体焊接在上述接地焊盘上。
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